Su, kozmetik ve ilaç ürünlerinin üretiminde önemli bir başlangıç ve yardımcı maddedir. Ayrıca tesis parçalarının ve boru hatlarının CIP temizliği için durulama maddesi olarak da kullanılır – bu nedenle demineralize su sistemleri üretimin kilit sistemleri arasındadır.
Su kalitelerine genel bakış
Farklı sanayi dalları su kalitesine farklı gereksinimler getirir. Yaygın tanımlar şunlardır:
- Demineralize su – tuzu tamamen giderilmiş veya deiyonize su (deiyonat)
- PW – Purified Water (arıtılmış su)
- HPW – Highly Purified Water (yüksek düzeyde arıtılmış su)
- WFI – Water for Injection (enjeksiyonluk su)
Demineralize suyun saflık derecesinin ölçüsü olarak çoğunlukla µS/cm cinsinden elektriksel iletkenlik kullanılır. İletkenlik ölçerler bu değeri doğrudan tesiste ölçer.
Ters ozmozla su üretimi nasıl işler?
Kilit adım: Ters ozmoz – ham sudaki çözünmüş maddelerin büyük kısmı uzaklaştırılır. Tipik bir arıtma zinciri şöyledir:
- 1FiltrasyonÇok katmanlı, kartuş, ultra veya mikro filtreler partikülleri ve bulanıklığı giderir.
- 2Aktif karbonAktif karbon filtreleri oksitleyici maddeleri azaltır ve düşük molekül ağırlıklı organik kirleticileri bağlar.
- 3YumuşatmaKalsiyum, magnezyum ve iki değerlikli demir sodyum iyonlarıyla değiştirilir – yüksek kireç içeriğinde özellikle önemlidir.
- 4Ters ozmozMembran, besleme suyunu permeat (saf su) ve konsantre olarak ikiye ayırır.
- 5EDI veya 2. kademeElektrodeiyonizasyon veya ikinci bir ozmoz kademesi kalan tuz içeriğini daha da düşürür.
- 6Tampon tankDemineralize su depolanır ve ring hattı üzerinden dağıtılır.
Reçine yatağının geniş iç yüzeyi nedeniyle yumuşatma ünitesi, tüm arıtma zincirinin mikrobiyolojik açıdan en kritik elemanıdır. Rejenerasyon sırasında yapılan kimyasal dezenfeksiyon mikroorganizma sayısını kabul edilebilir bir seviyede tutar. Ancak giderek daha fazla, sıcak suyla sanitize edilebilen sistemler kullanılmaktadır.
Modern tesislerde tuz giderme için tercih edilen yöntem ters ozmozdur; çünkü iyon değiştiricilere göre birçok avantaj sunar. Bir membran prosesi olarak hem mekanik hem de kimyasal bir filtrasyondur. Tesis, besleme suyunu ozmotik basıncın üzerindeki bir basınçla yarı geçirgen bir membrandan geçirir.
Böylece iki akış oluşur: ayrılan tuzları ve kirleticileri içeren bir konsantre ile çok düşük tuz içerikli saf su olan permeat. Ters ozmoz tuzlar, partiküller, mikroorganizmalar ve pirojenler için mükemmel ayırma oranlarına ulaşır. Ancak membranlar kirlenmeye (fouling), kireçlenmeye (scaling) ve oksitleyici maddelere karşı hassastır.
İstenen iletkenliğe ulaşmak için ardından ya ikinci bir kademe ya da elektrodeiyonizasyon (EDI) gelir. Her ikisi de daha düşük kalan tuz içerikleri ve dolayısıyla sınır değerlere karşı daha fazla güvenlik payı sağlar.
Kontrol sistemi ve tampon tank
Tekli yumuşatma ünitelerinde kontrol sistemi rejenerasyonu gece saatlerine planlamalıdır. Ön arıtma sayesinde ters ozmoz tesisinin verimi önemli ölçüde artar – yaklaşık %50'den yaklaşık %75'e. Konsantre atık su kanalizasyona, demineralize su ise bir tampon tanka akar.
Sensörler tampon tankın seviyesini izler ve doğrudan kontrol sistemine müdahale eder. Seviye minimumun altına düştüğünde ters ozmoz tesisi su üretimine başlar. Maksimum seviyede yeniden durur. Böylece tesis optimum şekilde kullanılır.
Kullanım noktalarına giden ring hatları
Depolama tankından tek tek kullanım noktalarına ring hatları uzanır. Bunlar durgun suyun neden olduğu mikrobiyal üremeyi önler. Ring sistemi tüm kullanım noktalarının yanından geçer; manuel veya otomatik vanalar suyu tüketicilere yönlendirir.
Malzemeler
- PVDF – yalnızca kimyasal olarak sanitize edilebilir
- Paslanmaz çelik 1.4404 / 1.4435 (316L) – sterilize edilebilir
Yüzeyler
- suyla temas eden yüzeyler: Ra < 0,8 µm
- WFI hatları: Ra 0,6–0,4 µm, elektropolisajlı – müşteri gereksinimine göre
Hijyenik bir ring sistemi için ayrıca şu ilkeler geçerlidir:
- tüm bileşenleri kompakt ve ölü hacmi az olacak şekilde bağlamak, tüm bölgelerin yıkanmasını sağlamak
- ring hatlarında conta kaçıklığı olan veya dişli bağlantılar kullanmamak
- tercihen DIN 11864'e göre steril bağlantılar, sıcak-soğuk değişiminde mümkünse steril flanş bağlantıları
- kullanım noktalarında ölü hacmi az T tipi diyafram vanalar
- FDA onaylı (Food and Drug Administration) conta malzemeleri
- ring hatları ve tesis parçaları tamamlandıktan sonra pasivasyon
Mikroorganizma giderme, sanitizasyon ve sterilizasyon
Suyu mikroorganizmalardan arındırılmış tutmak için işletmeciler farklı yöntemleri bir arada kullanır. Sanitizasyon ve SIP prosesleri belirlenen döngülerde yürütülür. Bunun için tesis ilgili yönteme göre tasarlanmış olmalıdır.
UV dezenfeksiyonu
254 nm dalga boyundaki ultraviyole ışık, mikroorganizmaların DNA'sını, hücre zarını ve enzimlerini tahrip eder. Bunun için ön arıtılmış su kontrollü olarak bir ışınlama haznesinden geçirilir. Mümkün olduğunca türbülanslı bir akış etkiyi artırır.
80 °C'de sanitizasyon
Bir demineralize su sistemi yılda en az dört kez sanitize edilmelidir. Bir ısı eşanjörü tankı ve boru ağını 80 °C'ye ısıtır. Ardından sıcak su bir saat boyunca sirküle edilir. Sonra sistem boşaltılır ve soğuk suyla yeniden doldurulur – istenirse tam otomatik olarak.
Basınçlı sıcak suyla sterilizasyon 110–130 °C
Akış sanitizasyona benzer, ancak daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. 100 °C'nin üzerinde pompa basıncına ek olarak buhar basıncı oluşur: 110 °C'de yaklaşık 0,5 bar, 121 °C'de yaklaşık 1 bar (yaklaşık 2 bar mutlak). Bu nedenle tesis buna uygun şekilde tasarlanmalıdır.
100 °C'den itibaren buhar tanktaki havayı dışarı iter. Ardından steril filtredeki havalandırma vanası kapanır; böylece basınç ve sıcaklık oluşur ve korunur. Bu akış da tam otomatik olarak gerçekleştirilebilir.
Saf buharla sterilizasyon
Bu yöntem daha yüksek yatırım gerektirir; çünkü tesis parçalarının daha yüksek gereksinimleri, örneğin AD 2000 kurallarını veya EN ISO 17665'i karşılaması gerekir. Buna kapsamlı bir kalifikasyon ve validasyon da eklenir. Akışla ilgili ayrıntıları bir sonraki bölümde bulabilirsiniz.
Saf buharla sterilizasyonun akışı
Saf buharla sterilizasyon için tüm tesis parçalarının tamamen boşaltılmış olması gerekir. Kullanım noktalarında ve boru hatlarının en alçak noktalarında uygun çek valfli kondenstoplar gereklidir. Kondensat güvenli şekilde tahliye edilmeli ve kimse sıcak hatlar nedeniyle yaralanmamalıdır.
Güvenli hava tahliyesi için depolama tankının ve boru ağının vakum altına alınması önerilir. Ardından saf buhar verilir ve sıcaklık basınç üzerinden kontrol edilir. Boru hatlarının da buhar ağına bağlı olması önemlidir. Ancak bu şekilde buhar kondensat tahliye noktalarına kadar ulaşır.
Sterilize edilmesi zor noktalarda ve kondensat çıkışlarında sıcaklık sensörleri değerleri ölçer ve buharı ayarlar. Tüm sensörler belirlenen sterilizasyon sıcaklığına (örn. 121 °C veya üzeri) ulaştığında sterilizasyon süresi başlar. Bunun ön koşulları şunlardır:
- tekrarlanabilir şekilde kontrol edilebilen sterilizasyon işlemleri
- kaydedilen ve belgelenen, kaliteyle ilgili ölçüm değerleri
- tam otomatik bir sterilizasyon akışı
- her bir sterilizasyon yönteminin uygulanmasına yönelik SOP'ler
Su devrelerinin ısıtılması
Sızdırmazlığı güvenceli borulu ısı eşanjörleri su devresini ısıtır. Mikrobiyal üremeyi önlemek için sıcak su 70–99 °C'de depolanmalıdır. Soğuk su ise 18 °C'nin altında kalmalıdır. Bunu ring hattındaki bir geri soğutucu sağlar.
Demineralize su sistemlerinin kalifikasyonu
Su sistemlerine yönelik GMP gereksinimlerini karşılamak için kalifikasyon gereklidir. Kalifikasyon şu adımları kapsar:
Kalifikasyon çalışmaları gereksinim şartnamesinde baştan net şekilde tanımlanmalıdır.
Kilit adım: SEEFRIED Verfahrenstechnik GmbH olarak, demineralize su sisteminizin hem tasarımında hem de kalifikasyonunda size destek veriyoruz.
Demineralize su sistemleri ve ring hatları hakkında sık sorulan sorular
İlaç ve kozmetikte hangi su kaliteleri kullanılır?
Yaygın olanlar demineralize su (tuzu tamamen giderilmiş veya deiyonize su), Purified Water (PW), Highly Purified Water (HPW) ve Water for Injection'dır (WFI). Saflık derecesi çoğunlukla µS/cm cinsinden elektriksel iletkenlikle belirlenir.
Demineralize su ters ozmozla nasıl üretilir?
Bir filtrasyon kademesinden ve gerekirse aktif karbon filtresi ile yumuşatmadan sonra ters ozmoz suyu yarı geçirgen bir membrandan geçirir. Çok düşük iletkenlikler için ardından ikinci bir kademe veya elektrodeiyonizasyon (EDI) gelir. Saf su bir tampon tankta depolanır.
Ring hatları neden kullanılır?
Ring hatları suyu sürekli hareket halinde tutar ve durgun suyun neden olduğu mikrobiyal üremeyi önler. Yaygın olarak Ra < 0,8 µm yüzeyli 316L paslanmaz çelik veya PVDF, ölü hacmi az diyafram vanalar ve DIN 11864'e göre steril bağlantılar kullanılır.
Bir demineralize su sistemi ne sıklıkla sanitize edilmelidir?
Yılda en az dört kez; genellikle 80 °C'ye ısıtma ve bir saatlik sirkülasyonla. Alternatifler 110–130 °C'de basınçlı sıcak suyla sterilizasyon veya saf buharla sterilizasyondur.
GMP su sistemleri için hangi kalifikasyon gereklidir?
Risk analizi, DQ, IQ, kalibrasyon, OQ, PQ ve nihai rapor. Kalifikasyon çalışmaları gereksinim şartnamesinde baştan tanımlanmalıdır.